DS1859數(shù)控電阻與MAX3735激光驅(qū)動(dòng)器接口

本文介紹DS1859數(shù)字控制電阻與MAX3735激光驅(qū)動(dòng)器接口的三種選擇。其中包括一種使用運(yùn)算放大器的新技術(shù)，可提供線性傳遞函數(shù)。它可以針對(duì)任意電流范圍進(jìn)行調(diào)整。在最小電阻下，它甚至可以產(chǎn)生比DS1859電位器中流動(dòng)的電流更大的電流。這些技術(shù)也可以應(yīng)用于其他部件。

介紹

設(shè)計(jì)人員有多種選擇，可將DS1859數(shù)控電阻連接至MAX3735激光驅(qū)動(dòng)器。最簡(jiǎn)單的選擇是將DS1859的可變電阻直接連接到MAX3735的MODSET和APCSET引腳。這將稱為選項(xiàng) 1（圖 5）。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要額外的部件。缺點(diǎn)是非線性，在高電流下分辨率低。

此接口的另一個(gè)選項(xiàng)是使用電阻分壓器重新調(diào)整電流控制范圍。我們將此稱為選項(xiàng) 2（圖 6）。較小的范圍將提供比選項(xiàng)1更好的分辨率，但仍然受到非線性的影響。

第三種選擇是使用運(yùn)算放大器對(duì)電流與電位計(jì)值傳遞函數(shù)進(jìn)行線性化。這是選項(xiàng) 3（圖 7）。除了提供更好的分辨率外，這第三種技術(shù)還可以針對(duì)任意電流范圍進(jìn)行縮放。在最小電阻下，它甚至可以產(chǎn)生比DS1859電位器中流動(dòng)的電流更大的電流。選項(xiàng)3的唯一限制是運(yùn)算放大器的電流驅(qū)動(dòng)能力。選項(xiàng) 3 是一種新技術(shù)，將在此處詳細(xì)描述，以及所有必需的設(shè)計(jì)信息。

本文中的示例基于參考設(shè)計(jì)：“HFRD-04.0：2.7Gbps、1310nm 小型可插拔 （SFP） 收發(fā)器。這些技術(shù)還可以應(yīng)用于DS1859和MAX3735以外的許多其他器件。

所有這三種技術(shù)都是在PSPICE上模擬的（圖1/2/3/4）。本文包含原理圖、仿真結(jié)果和摘要。

PSPICE仿真結(jié)果

圖1.PSPICE結(jié)果：調(diào)制電流與電位計(jì)值的關(guān)系。

圖2.摘要：調(diào)制電流與電位計(jì)值的關(guān)系。

圖3.PSPICE結(jié)果：光電二極管電流與電位計(jì)值的關(guān)系。

圖4.摘要：光電二極管電流與電位計(jì)值的關(guān)系。

圖5.選項(xiàng) 1 原理圖。

MAX3735（圖5）使用電流鏡產(chǎn)生調(diào)制和APC設(shè)定值。一個(gè) 1.2V 帶隙基準(zhǔn)設(shè)定 MODSET 和 APCSET 節(jié)點(diǎn)上的電壓。這些節(jié)點(diǎn)的接地電阻決定了鏡像電流。將MODSET電流乘以反射鏡增益270，得到最終調(diào)制電流值。APC控制回路將伺服激光功率，直到監(jiān)控光電二極管電流等于APCSET定義的電流。監(jiān)控光電二極管電流是APCSET值的3735/1。（MAX<>數(shù)據(jù)資料顯示APCSET增益為<>有誤。

選項(xiàng)1 最簡(jiǎn)單的接口方案
將DS1859直接連接到MODSET和APCSET。這給出了與電阻倒數(shù)成比例的電流。這種非線性反函數(shù)意味著您在高電流下具有非常低的分辨率，在低電流下具有非常高的分辨率。另一個(gè)問(wèn)題是，在DS60范圍的前10%范圍內(nèi)，調(diào)制電流高于推薦的1859mA最大值。由于這些高電流值可能會(huì)在編程或測(cè)試過(guò)程中意外選擇，因此您需要確保它們不會(huì)損壞任何組件或造成人眼安全隱患。

如果您可以解決所有這些限制，這將是您成本最低的選擇。

圖6.選項(xiàng) 2 原理圖，分頻器。

選項(xiàng) 2
在此選項(xiàng)中，在 MODSET 和 APCSET 引腳上增加了電阻分壓器（圖 6）。流過(guò)該分壓器的總電流確定最小電流值。上部電阻（R1和R5）的值確定最大電流值。正確選擇這些值可以限制電流范圍，并在感興趣的范圍內(nèi)提供更高的分辨率。這些電阻的影響相互依賴，并且與可變電阻的值相互依賴。有關(guān)此選項(xiàng)設(shè)計(jì)技術(shù)的更多信息，請(qǐng)參見 HFAN-02.3.3 “使用線性數(shù)字電位計(jì)優(yōu)化激光驅(qū)動(dòng)器電流設(shè)置的分辨率”。

圖7.選項(xiàng) 3 原理圖，運(yùn)算放大器電路。

選項(xiàng) 3
在選項(xiàng) 1 和 2 中，通過(guò)電位計(jì)的電流與 1/R 成正比。這種反函數(shù)是非線性問(wèn)題的原因。如果將電位計(jì)置于運(yùn)算放大器的反饋環(huán)路中，則增益是電位計(jì)值的線性函數(shù)。如果該運(yùn)算放大器通過(guò)該線性增益放大基準(zhǔn)電壓，則運(yùn)算放大器的輸出電壓也是電位計(jì)值的線性函數(shù)。然后，該電壓可用于產(chǎn)生與電位計(jì)值呈線性函數(shù)的電流。一旦電流是R的線性函數(shù)，所有的1/R非線性問(wèn)題都會(huì)消失。

電路的工作原理（圖7）可以理解如下。（參考名稱適用于 MODSET 示例。R1和R2在運(yùn)算放大器U3的同相輸入端產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓（本例中為0.2V）。通過(guò)該分壓器的電流也會(huì)影響MODSET電流，因此必須在我們的設(shè)計(jì)公式中考慮這一點(diǎn)?；鶞?zhǔn)電壓乘以運(yùn)算放大器增益1+Rds1859/R3。流過(guò)R4的電流由MODSET（1.2V）處的電壓減去運(yùn)算放大器輸出端的電壓除以R4的值決定。

選項(xiàng) 3 設(shè)計(jì) 以下各節(jié)包含設(shè)計(jì)
MODSET 和 APCSET 運(yùn)算放大器電路所需的所有公式。在使用這些方程之前，必須做出以下工程決策。

運(yùn)算放大器選擇
運(yùn)算放大器必須具有良好的直流性能，并且體積小且價(jià)格低廉。采用SC4245封裝的MAX70單通道運(yùn)算放大器和采用SOT4246封裝的MAX23雙通道運(yùn)算放大器滿足這些要求。它們具有 1.5mV （最大值） 輸入失調(diào)電壓、6nA （最大值） 輸入失調(diào)電流和 50nA （最大值） 偏置電流。

運(yùn)算放大器同相輸入
端的電壓 該電壓必須足夠大，以盡量減少運(yùn)算放大器失調(diào)電壓的影響。上述電路的PSPICE最壞情況分析表明，高于100mV的值將令人滿意。本例選擇200mV。

最大和最小電流范圍
您需要確定 MODSET 和 APCSET 所需的電流范圍。這些應(yīng)該足夠大，以涵蓋所有組件的初始公差、溫度和老化的影響。本例中的值選擇與HFRD-04.0參考設(shè)計(jì)中的值相似。

分壓器頂部電阻值
分壓器頂部電阻R1和R5需要足夠高，以使分壓器電流小于MODSET或APCSET的最小期望電流值。本例中選擇的49.4K值提供20μA電流，遠(yuǎn)低于所需的最小電流值。

做出上述決定后，將結(jié)果插入以下公式中，得到剩余的電阻值。方程給出的值可能與標(biāo)準(zhǔn)值不對(duì)應(yīng)，因此請(qǐng)選擇接近的值。返回并使用實(shí)際電阻值重新計(jì)算、仿真或構(gòu)建電路，以確保它為您提供所需的電流范圍。與所有電子電路一樣，這些設(shè)計(jì)在投入生產(chǎn)之前應(yīng)進(jìn)行全面測(cè)試。

審核編輯：郭婷